聚合物加工基础1绪论[可修改版ppt]

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聚合物加工基础绪论(ppt)

工程塑料：
摩擦等，可以作为工程材料，制成轴承、齿轮来代替金属材料、陶瓷
材料等。如： POM 、 PA 、 PC 、
PET、PTFE、改性PP、聚苯硫醚、
聚芳酯等。
3、塑料的主要品种 ①聚乙烯（PE） ②聚丙烯（PP） ③聚苯乙烯（PS） ④聚氯乙烯（PVC） ⑤丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） ⑥甲基丙烯酸甲酯（PMMA） ⑦聚酰胺（PA） ⑧聚氨酯（PU）
3、橡胶的分类和品种
橡胶
天然橡胶通用橡胶
丁苯橡胶顺丁橡胶
异戊橡胶乙丙橡胶
合成橡胶特种橡胶
丁腈橡胶氯丁橡胶氯基橡胶氟橡胶氯醚橡胶硅橡胶聚氨酯橡胶聚硫橡胶丙烯酸酯橡胶
天然橡胶：
天然橡胶主要是从天然植物中采集出来的一种乳白色液体，经过加工制成的高弹性材料。其成分中91％～94％是橡胶烃，其余为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶物质。天然橡胶是应用最广的通用橡胶。
行
为
受热时塑化和软化，发生化学
热固性塑料：交联反应并固化成型，冷却后再次受热不再发生软化变形。
如：酚醛树脂、环氧树脂
成本低、产量大、性能多样化，
主要用来生产日常用品或一般的通用塑料：工农用品，如：人造革、塑料薄
膜、电线电缆等。PP、PE、PVC、
使
酚醛树脂等。
用
行为
成本高、产量低、具有优良的机械性能和耐热性、耐化学腐蚀性、耐
橡胶是粘弹体，在外力作用下的形变受时间、温度等条件的支配，表现明显的应力松弛和蠕变现象。在震动或交变应力等作用下，产生滞后，服从时温等效法则。（3）有缓冲减震作用：
由于橡胶的柔软性、弹性、粘弹性等，对声音及振动的传播有缓冲作用，可以利用这一点来防除噪音和振动公害。

聚合物成型机械(1 绪论)

Polymer Molding Machinery
§1.1 高分子材料的分类及性质
性能参见表1
塑料的分类：塑料的分类：
热塑性树脂热固性树脂对比参见表2
MSE 060571-2
Polymer Molding Machinery
Table 1 聚合物的热转变和力学性能
塑料
参数
热转变 ℃
橡胶
MSE 060571-2 PC ☆
§1.5 学习聚合物成型机械的重要性
§1.5.1 聚合物成型机械的定义和分类
（1）定义）（2）分类）
① 预处理机械（筛分、研磨机、混合塑化）预处理机械（筛分、研磨机、混合塑化） ② 独立成型机械组合成型机械（吹塑设备、连续纺丝机） ③ 组合成型机械（吹塑设备、连续纺丝机） ④ 二次加工机械成型辅机（计量、定型、冷却、牵引、切割） ⑤ 成型辅机（计量、定型、冷却、牵引、切割） MSE 060571-2
MSE 060571-2
Polymer Molding Machinery
塑料
挤出成型注射成型压制成型其他成型
高分子材料
橡胶
压延成型挤出成型压出成型
铸塑成型模压烧结成型传递模塑泡沫塑料成型
纤维
熔法纺丝干法纺丝湿法纺丝
Fig.4 高分子材料成型方法分类 MSE 060571-2 Polymer Molding
Polymer Molding Machinery
二次成型工艺：二次成型工艺：（1）中空吹塑）（2）薄膜的双向拉伸成型）（3）热成型）（4）合成纤维拉伸成型）
MSE 060571-2
Polymer Molding Machinery

第一章聚合物加工原理

以1，4加成的异戊二烯为例：
(四)高分子链的键合形状状
构造(Architecture)是指聚合物分子的各种形状。
由于聚合反应的复杂性，单体键合成大分子链的几何形状有三种，即线型、支链型和网型(或体型)结构。
线形高分子
1．线型高分子
线型高分子的整条分子犹如一条又细又长的线，即可卷曲成团，也可比较舒展
间同立构
无规立构
两种旋光异构单元无规键接而成。分子链结构不规整，不能结晶。
等规度是指高聚物中含有全同和间同立构的总的百分数。
•只有用特殊催化剂如Ziegler-Natta催化剂进行配位聚合得到有规立构聚合物。
•由于内消旋或外消旋作用，即使等规度很好的高分子也没有旋光性。
例如： •全同PS：结晶Tm=240℃
高分子链能够改变其构象的性质
内旋转的单键数目越多，内旋转受阻越小．构象数越多，柔顺性越好。
3．影响高分于锭柔顺性因素
（1）主链结构：
ⅰ
主链全由单键组成的，一般柔性较好，如PE，PP，乙丙橡胶等。柔顺性：－Si－O－> －C－N－ > －C－O－>－C－C－，
原因：①氧原子周围无原子，内旋转容易。②Si-O-键长长，键角大，内旋转容易。如硅橡胶。 ⅱ 由于芳杂环不能内旋转，所以主链中含有芳杂环结构的高分子链柔顺性较差； ⅲ 主链含有孤立双键，柔顺性较好。
1．单烯类单体的键合
—烯烃的分子为非对称结构、单体单元的键合会出现： “头—头”、“尾—尾”、“头—尾”
2．双烯类单体的键合
双烯类单体单元的键合结构更复杂： 1，2 —加成、3，4—加成、1，4—加成中仍有“头—尾”．“头—头”、 “尾—尾”的键合问题，但一股以“头—尾”键合为主。

聚合物成型加工原理课件

第四章
压缩模塑
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6
概述成型前的准备工作压缩模塑用的设备模压过程与操作方法模压成型的控制因素冷压烧结成型
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1
4.1
一.简介
概述
压缩模塑又称压制成型、模压成型，是目前四大成型方法之一。它不但可以成型热固性塑料制品，还可以成型热塑性制品。主要用来制造热固性塑料和一些流动性较差的或熔体
合，影响模具寿命。
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3.半溢料式模半溢模，有些溢料，但溢料上可从模具结构加以限制，它可以克服上述两种模具部分缺点。分类： a.无支承面：这种模具和不溢料式相似，不同是型腔上部有一定锥度，能够进行溢料，因此
加料量要求过量一些，且压机压力全施加
在制品上，因此制品尺寸较准确，制品的质量比较均匀密实。
尺寸精度不高，施压不准确，力学性能不易控制尺寸精度、质量性能好尺寸精确，质量性能较好
要求不严格（浪费）
无易易有有有
不溢式半溢式半溢式
无部分溢料部分溢料
计量严格不严格不严格
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4.4
模压过程与操作方法
模压工序可分为加料、闭模、排气、固化、脱模、模
具洗理等。一.嵌件安放制品若带有嵌件，则第一个工序就是嵌件的安放。嵌件通常是作为制品中的导电元件或是制品与其它物体相互连接的部件。嵌件安放要求准确、平稳。
成型前的准备工作
应注意吸湿性、贮存温度和贮存时间等问题。 1.吸湿性要求有严密的包装，贮存库房的相对湿度最好不超过 70%，对脲甲醛等易吸湿的塑料则更需要严加控制。
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聚合物加工基础流动和形变PPT讲稿

dv
dr
式中 η- 比例常数，称为粘度，Pa·s
当前你正在浏览到的事第十六页PPTT，共七十七页。
加工过程中聚合物流变行为可用粘度η表征
粘度：液层单位表面上所加的剪切力与液层间的
速度梯度（剪切速率）的比值，
粘度是液体自身所固有的性质，它的大小表征液体抵抗外力引起流动变形的能力。
当前你正在浏览到的事第十七页PPTT，
“解缠”
膨胀性流体
剪切增加，粘度升
高固体含量的糊
n>1
高
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观察曲线
切力变稀流体的流动曲线
通过曲线看到：粘度对剪切速率的依赖关系
当前你正在浏览到的事第二十三页PPTT，共七十七页。
切力变稀原因（假塑性流体）
假塑性流体的粘度随剪切应力或剪切速率的增加而下降的原因与流体分子的结构有关。
造成粘度下降的原因在于其中大分子彼此之
对间的缠结。
聚合物熔
当缠结的大分子承受应力时，其缠结点就会被解开，同时还沿着流动的方向规则排列，因此就降低了粘度。
体
缠结点被解开和大分子规则排列的程
来说
度是随应力的增加而加大的。
当前你正在浏览到的事第二十四页PPTT，共七十七页。
当它承受应力时，原来由溶剂化作用而被封
当液体的弹性不可忽略时，其应变还表现出滞后效应，即在液体中增加应力与降低应力这两个过程的应变曲线不重合。
某些聚合物（如聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等）的粘性流动中，弹性行为是不能忽略的，称为粘粘弹性液体。弹
性这类液体在受到外力作用时，其非牛顿液性是粘性和弹性行为的综合，即流动过程中体包含有不可逆形变(粘性流动)和可逆形变（弹

聚合物成型加工原理课件-PPT精选文档

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2.成型加工过程中聚合物所发生的转变： a.形状：满足使用要求而进行，通过流动与变形而实现。 b.结构：组成：非纯聚合物组成方式：层压材料，增强材料，复合材料宏观结构：如多孔泡沫，蜂窝状，复合结构微观结构：结晶度，结晶形态，分子取向等 c.性质：有意识进行：生橡胶的两辊塑炼降解，硫化反应，热固性树脂的交联固化方法条件不当而进行：温度过高、时间过长而引起的降解
*
*
Schematic of thermoplastic Injection molding machine
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三.成型加工的基本原理
1.聚合物是如何实现转变的？
可塑性：指物体在外力作用下发生永久形变和流动的性质。总过程：
方法方法
聚合物
可塑性状态
流动与变形成形
工艺条件
制品
硬化定形
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6
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7
2019/3/12
8
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9
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10
改性粒料
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汽车防尘罩
汽车密封条
空气软管
高压阻尼线
挡泥板
车灯橡胶件
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12
Tyres and wheels
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2.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类： a.主要发生物理变化：如注射，挤出，压延，热成型，流涎薄膜等。 b.主要发生化学变化：如浇铸成型。
c.既有物理变化又有化学变化：热固性塑料的加工和橡胶加工。

完整课件-聚合物加工流变学

湍流。高聚物熔体在成型条件下的雷诺准数<<1，一般呈现层流状态。
2 聚合物熔体的基本流变性能
（2）稳定流动和不稳定流动凡在输送通道中流动时，流体在任何部位的流
动状态保持恒定，不随时间而变化，一切影响流体流动的因素都不随时间而改变，此种流动称为稳定流动。
凡流体在输送通道中流动时，流动状态都随时间而变化。影响流动的各种因素，有随时间而变动的情况，此种流动称为不稳定流动。
• 16世纪至18世纪，流变学的发展较快。 • 19世纪，建立的泊肃叶方程，在流变学的
发展史上是一个很重要的标志。
1.2 流变学的发展历史
1.2 流变学的发展历史
• 1678年胡克弹性定律 1687年牛顿粘性定律 1928年流变学概念的提出 1929年流变学协会的成立流变学杂志 1948年第一届国际流变学会议 1950年以后流变学领域研究迅速发展
课程内容
第1章：绪论第2章：聚合物熔体的基本流变性能
第3章：聚合物流动方程第4章：流变学基础方程的初步应用第5章：挤出机头设计
绪论
• 1.1 流变学的定义 • 1.2 流变学的发展历史 • 1.3 高聚物流变学的研究内容 • 1.4 高聚物流变学的研究意义 • 1.5 高聚物流变学在塑料加工中的应用
2 聚合物熔体的基本流变性能
（5）拉伸流动和剪切流动 • 按照流体内质点速度分布与流动方向关系，
可将高聚物加工时的熔体流动分为拉伸流动和剪切流动两类。 • 剪切流动：质点速度仅沿着与流动方向垂直的方向发生变化。如图2-1(a)。 • 拉伸流动：指点速度仅沿流动方向发生变化，如图2-1(b)。
2 聚合物熔体的基本流变性能
（3）等温流动和非等温流动 • 等温流动是指流体各处温度保持不变情况下的

聚合物的成型加工方法ppt课件

塑料发泡后的体积比发泡前增大数倍，称为发
泡倍率。发泡倍率大于5的称为高发泡；小于5 的称为低发泡；采用不同发泡工艺可获得不同
硬度的制品，即硬质、软质和半硬质泡沫塑料
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成型加工过程中的化学与物理变化
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1、降解与交联
聚合物在热、力ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ氧、光、水等作用下会发生降解，有时也伴随有交联。
属镀饰，表面喷涂、染色等加工处理，这些方法
有时被称为高分子材料的二次加工。
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塑料的成型加工 1. 挤出成型
1)、原理：将粒状聚合物或粉状物料连续加入挤出机料筒中，借助挤出机内螺杆的挤压作用，使受热熔融的物料在压力推动下强制、连续地从一定形状的口模挤出，形成与口模相似横断面的连续型材，经冷却定型得聚合物材料或制品。
聚合物成型加工介绍
陈双俊
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聚合物的成型加工：将聚合物或以聚合物为基本成分，加入各种添加剂，在一定的温度和压力下，将其转变为具有实用价值的材料或制品的一种工艺过程。
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聚合物的成型加工方法分类
按聚合物的成型方法原理，大致可分为：
压延机成型还可用来制造人造革、墙纸、印花或刻花复合材料等。
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4、模压成型模压成型是热固性塑料主要的成型加工方法。
模压成型是指将计量好的成型物料加入闭合的模具中，在热压下使树脂熔融、流动充满模腔，然后固化定型。
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1 聚合物加工

二、粘弹性形变的滞后效应
通常将聚合物分子在一定温度下，通常将聚合物分子在一定温度下，从受外力作用开始，用开始，大分子的形变经过一系列的中间状态过渡到与外力相适应的平衡态的过程看成是一个松弛过程，过程所需的时间称为松弛时间（t*）。过程所需的时间称为松弛时间（松弛时间
σ γ = + (1 − e ) + t E1 E 2 η3
第二节聚合物在加工过程中的粘弹行为
聚合物在加工过程中通常是从固体变为液体( 聚合物在加工过程中通常是从固体变为液体(熔融固体变为液体和流动) 再从液体变为固体(冷却和硬化) 和流动)，再从液体变为固体(冷却和硬化)，所以液体变为固体加工过程中聚合物于不同条件下会分别表现出固体加工过程中聚合物于不同条件下会分别表现出固体和液体的性质，即表现出弹性和粘性。体的性质，即表现出弹性和粘性。弹性和粘性但由于聚合物大分子的长链结构和大分子运动的逐步性质，步性质，聚合物的形变和流动不可能是纯弹性的或纯粘性的，而是弹性和粘性的综合即粘弹性粘弹性的纯粘性的，而是弹性和粘性的综合即粘弹性的。
某些加工方法适宜的熔融指数值
二、聚合物的可模塑性
定义：定义：材料在温度和压力作用下形变和在模具中模制成型的能力。和在模具中模制成型的能力。具有可模塑性的材料可通过注射注射、具有可模塑性的材料可通过注射、模压和挤出等成型方法制成各种形状的模塑压和挤出等成型方法制成各种形状的模塑制品。制品。流变性、可模塑性主要取决于材料的流变性可模塑性主要取决于材料的流变性、热性质和其它物理力学性质等热性质和其它物理力学性质等，在热固性聚合物的情况下还与聚合物的化学反应性有关。有关。
四、聚合物的可延性

材料的加工性质 ppt课件

随着取向程度的提高，大分子间作用力增大，引起聚合物粘度升高，使聚合物表现出“硬化” 倾向，形变也趋于稳定而不再发展。取向过程的这种现象称为“应力硬化”。
当应力达到e点，材料因不能承受应力的作用而破坏，这时的应力称为抗张强度或极限强度。
形变的最大值称为断裂伸长率。
第二节
聚合物在加工过程中的粘弹行为
用定温下10分钟内聚合物从出料孔挤出的重量（克）来表示
熔融指数测试仪FR-1811A 用于测定各种高聚物在粘流状态时熔体流动速率 MFR值,它既适用于熔融温度较高的聚碳酸酯、聚芳砜、氟塑料、尼龙等工程塑料,也适用于聚乙烯(PE) 、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯(PP)、ABS树脂、聚甲醛（POM）、聚碳酸酯 (PC)树脂等熔融温度较低的塑料测试,广泛地应用于塑料生产,塑料制品、石油化工等行业以及相关院校、科研单位和商检部门。
研究这些方法及所获得的产品质量与各种因素 (材料的流动和形变的行为以及其它性质、各种加工条件参数及设备结构等)的关系，就是聚合物加工这门技术的基本任务。
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
第一节
聚合物材料的加工性
高分子具有一些特有的加工性质，如良好的可塑性，可挤压性，可纺性和可延性。正是这些加工性质为高分子材料提供了适于多种多样加工技术的可能性，也是高分子能得到广泛应用的重要原因。
根据高分子所表现的力学性质和分子热运动特征，可将其划分为玻璃态、高弹态和粘流态，通常称这些状态为聚集态。高分子的分子结构、高分子体系的组成、所受应力和环境温度等是影响聚集态转变的主要因素，在高分子及其组成一定时，聚集态的转变主要与温度有关。不同聚集态的高分子，由于主价健与次价健共同作用构成的内聚能不同而表现出一系列独特的性质，这些性能在很大程度上决定了高分子材料对加工技术的适应性，并使高分子在加工过程表现出不同的行为

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中国的高分子科学研究起步于20世纪50年代初
1950年合成橡胶和纤维素化学的研究 1952年有机玻璃和尼龙-6 1953年高分子溶液性质、高聚物粘弹性及高分子辐射化学的研究 50年代末高分子化学首先发展壮大并形成学科基本内涵 60年代中高分子物理学科形成 80年代后期高分子工程领域初步形成学科基础研究内涵
节省资源，能源，实现清洁生产
第二节高分子材料的加工过程
基
粒状固体输送
成
增压和
础
泵送
原
料
阶
熔融
混合型
段
脱挥发分
汽提
后成型操作
口模成型：纤维纺丝、膜、片、管、型材挤结构化
出、电线、电缆等
修饰
模塑和浇铸：注射成型、模压、传递模塑
机械紧固粘接
热合
二次成型：热成型中空吹塑、冷成型
焊接
制品
高分
纤维
纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的100倍
子
橡胶具有可逆形变的高弹性材料。
材料
涂料
涂布于物体表面形成坚韧的薄膜、起装饰和保护作用。
粘胶剂
通过粘合的方法将两种以上的物体连接在一起的聚合物材料。
塑料
1、塑料的基本概念
塑料（Plastics）：是以合成或天然的高分子化合物为基本成分，在其制造或加工过程中的某一个阶段能流动成型或原位聚合而成型，产品最后能固化成保持形状不变的材料。其产品状态为柔韧性或刚性的固体。
一、发展简史二、发展趋势（一）高分子材料科学发展趋势
高性能化
高功能化
主要发展方向
处于发展初期
复合化
材料的发展方向
精细化
应用于电子信息技术
智能化
挑战性的重大课题
历史
19世纪中叶以前: 天然高分子的利用与加工 19世纪中叶～20世纪30年代: 天然高分子的改性
1855年英国帕克斯（Parks ）由硝酸纤维素和樟脑制得赛璐珞塑料
聚合物加工基础1绪论
第一章聚合物成型加工概论
教学目的和要求
1、掌握高分子材料的分类及加工方法。
2、了解高分子材料的地位。
重点和难点 1、高分子材料的加工过程 2、塑料和橡胶的生产方法 3、纤维的生产方法
介绍高分子材料以及高分子材料加工的一些基本知识，以便于讲授后面章节的内容
第一节地位和发展情况
模塑和铸塑
压延和涂覆涂塑二次成型
包括热塑性和热固性聚合物为模具 “供料”的所有方法。主要有：注射成型、传递模塑、模压成型，以及单体或低分子量的聚合物的普通浇铸和“原位”聚合
稳定的连续过程，在橡胶和塑料的生产中应用很多。一般采用辊筒做主要部件。例如：塑料压延膜、人造革等，橡胶压片、贴合
在模具的内表面或外表面敷上一层比较厚的涂层的操作，比如：蘸涂、粉料搪塑、粉料涂覆和旋转模塑等加工方法
指已经经过预成型的聚合物的进一步成型，例如：纤维的拉伸、塑料的热成型、吹塑和冷成型等
第三节高分子材料的基本概念
塑料
以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂和填料，经加工形成的塑性材料或刚性材料。
源
（PVC）、酚醛树脂（PF）等。
半合成塑料：指用天然的高分子材料制造的塑料。例如：纤维素塑料等。
受热时可以塑化和软化，冷却
时凝固成型。温度的改变可以
热塑性塑料：令其反复变形的塑料。这类塑料的高分子链结构通常是线型
或支化度比较低的，粘流温度
受
低于热分解温度。如：PP、PE、
热
PVC、PS、ABS
1920年德国化学家施陶丁格staudinger 提出了高分子的长链结构，形成高分子概念，并获得了 1953年诺贝尔化学奖。
20世纪初开始合成高分子 1907年酚醛树脂 1927年聚氯乙烯
20世纪30年代高分子研究的发展时期 1938年尼龙（聚酰胺）66 1950年 PAN (聚丙烯腈纤维） 1953年 PET （聚酯纤维） 1957年 PP （聚丙烯纤维）
高分子材料生产的发展速度十分迅速
塑料：每隔十年产品增加1倍合成橡胶： 1970年世界总产量550万吨
2000年世界总产量4400万吨合成纤维： 80年代中期年产量已超过其它各种天然纤维和人造纤维的总和生活各个方面都得到广泛的应用。
混合：指聚合物与其他组分在组成和温度上组成一个多组分均相体系
脱挥发份和气提：不常用，如：排气挤出机中脱挥发份
➢ 此外还可以详细划分：
塑料的成型：挤出、注射、压延、模压、二次成型等；橡胶成型：挤压、压延、注出等；纤维的成型：纺丝等。
二、高分子材料的成型
口模成型；凡是成型时使聚合物流体通过口模的成型均属于口模成型。例如：纤维纺丝、塑料薄膜和板材、片材、异型材，电线和电缆绝缘包皮的涂覆等
1883年法国奥德马尔发明了人造丝
1877年德国有名的有机化学家，有机分子结构学说的创始人之一凯库勒（Kekule）曾经提出一个假设：认为许多同生命直接联系在一起的天然有机物如蛋白质、淀粉和纤维素等很可能是由很长的链组成的。但没有被承认。
20世纪20年代：高分子概念的形成和高分子科学的出现
劳斯莱斯汽车
各种不同结构、芯数的光缆
办公设备
建筑设施
透明餐盒盖：Noryl® PKN树脂与PS多层共挤不透明底盒：Noryl® PKN树脂与PS多层共挤
色彩缤纷的眼镜
儿童玩具
（二）高分子材料生产技术发展趋势综合利用原料、强化生产、简化工艺、实现连续化、自动化、最佳化
解释：聚合物（树脂）+助剂（添加剂），主要性能是由聚合物决定，加入助剂的目的是改善加工性能、赋予制品某些使用性能、降低成本。
2、塑料的分类
低分子化合物经过聚合反应制
合成塑料：成的高分子化合物，再经过加工成型的塑料制品。例如聚乙
烯（ PE ）、聚丙烯（ PP ）、
来
聚苯乙烯（ PS ）、聚氯乙烯
着色
压延和涂覆：压延、
电镀
刮涂、辊压涂覆
印刷
涂塑：蘸涂、粉料搪塑、回转模塑
一、高分子材料加工的基础阶段
固体颗粒的处理：输送、筛选、混合等处理，涉及到颗粒的装填、集聚、重力流动和机械引起的流动等
增压和泵送：对于聚合物流体的一种操作，受聚合物流变性质的影响
溶解、熔融或加热软化：成型前的操作，一个非常重要的阶段